一种主动RFID电子标签制造技术

本实用新型专利技术公开了一种主动式RFID电子标签，该RFID电子标签包括电能转换模块、供电模块；将其他形式的能量转换为驱动电能并存储于供电模块中；进一步本装置还可以包括传感器和存储器，感受并采集标定对象本身或周围环境信息，并将感受到的信息传递给存储器进行储存；进一步本装置还包括内置于射频前端模块中的VHF信标信号发射器，其与连接在读卡器上的VHF信标信号接收器相匹配，用于对标记对象进行跟踪和定位；本实用新型专利技术装置结构简单，适于工业化生产和市场推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种主动RFID电子标签
本技术公开了一种主动RFID电子标签，属于物联网领域中的射频识别技术及运用。
技术介绍
射频识别(RadioFrequencyIdentification，简称RFID)技术可以通过天线进行信息传输，实现物物之间的信息交换。标记对象信息存储于电子标签的芯片中，被动式RFID电子标签在接近阅读器时标签内的线圈会将阅读器辐射的电磁能转换为能够驱动标签运行的电能，从而产生应答反应，将RFID电子标签中的信息传递给阅读器，即使用阅读器就可以从无源的被动式RFID电子标签中读取标记对象的相关信息。与传统的条形码识别技术相比，RFID技术无需光学聚焦，只需达到可工作距离范围即可进行信息传递辨识物体基本信息，工作方式简便高效。目前RFID主要应用于物流仓储、医疗应用、手机支付、档案管理、智能交通和防伪等领域。尤其在物流仓储方面，基本的信息记录已经不能满足现在需求，比如储运过程中环境条件的改变，如温度、压力、期限等条件超过某个范围，导致物品自身成分、质量、结构损坏等问题，被动式RFID电子标签就无法进行监测和记录。主动RFID系统以其信息量大、可记录环境变化、传输距离远等优势，满足了这些新的万物互联的功能需求，利用主动射频识别技术和记录传送标记对象的环境及自身变化可以实现远距离多数据的传输，但受其自身的电池容量与成本严重制约，使其工作时间有限且电池耗尽后无法巡回；且传统的主动RFID电子标签只能存储和发送标签内的信息，不会记录周围或自身状况的变化，且不能实现标签定位和移动路径追踪的功能。由已有的技术发展可见，实际应用环境对主动RFID标签有很大的市场需求，在我国公开的专利中对主动RFID标签技术已有相关研究，但对于在主动RFID标签上用可再生能源转换模块替代或减少对电池依赖的技术还未见申请；对于在主动RFID标签进行传感器扩展和使用主动RFID电子标签定位的技术还未见报道。
技术实现思路
本技术目的在于提供一种主动式RFID电子标签，该主动式RFID电子标签与读卡器配合工作，RFID电子标签的微处理器通过射频前端模块与天线模块连接，RFID电子标签还包括电能转换模块、供电模块；电能转换模块通过供电模块与RFID电子标签的微处理器连接，射频前端模块与供电模块连接。将电能转换模块集成到电子标签上，用于为RFID的微处理器和传输系统提供能量，同时在主动射频识别电子标签内减小电池容量和体积，电能储存器仅满足充电间隔期内的标签功耗即可；所述电能转换模块，其将光能、热能、电磁能转换为电能，对所述供电模块进行充电；电能转换模块为光转电模块、热转电模块、磁转电模块或压电转换器。光转电模块可以使用由碲化镉、铜铟镓硒、非晶体硅、砷化镓等不同材质组成，能将日光、冷光转换成电能的光能薄膜转换器。将热能转换为电能的设备，可以使用温差发电全固态能量转换技术，其体积小、重量轻、移动方便并且使用寿命长。磁电转换模块可使用励磁频率在1/32-1/2工频、圆形或方形的小型转换器，其周围存在交变电磁场时，线圈内部就会随变化的磁场产生电流，电流的大小由磁场强弱、线圈匝数决定，此时产生的电流可用于RFID电子标签内部供电。将压力转换为电能的能量转换器，将不断重复的压力转换为可使用的电能，其原理为压电体在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部产生极化现象，在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷，从而形成电流，其技术成熟有多种规格的市售商品。利用这些能量转换器质量小、厚度薄、可弯曲等优点可作为RFID电子标签的表面材料，以聚氟材料封装包裹以提高整个主动RFID电子标签防水性和密闭性。所述供电模块提供或存储电能，其为法拉电容或锂电池。法拉电容是介于传统电容和充电电池间的新型储能装置，其容量可达几百至上千法，又称超级电容，其具有较大的容量、较高的能量密度、较宽的工作温度范围和极长的使用寿命，可快速充电放电，且阻抗很低。在传统主动RFID电子标签内加入传感器，使其能主动探测和记录标定对象周围环境和自身状况的变化，同时为了达到使主动RFID电子标签长期记录和循环使用的目的。本技术主动式RFID电子标签还可以包括传感器、存储器；传感器、存储器分别与供电模块连接，传感器通过存储器与RFID电子标签的微处理器连接。所述传感器至少包括温度传感器、压力传感器、湿度传感器、磁传感器、光传感器、声音传感器、浓度传感器、位移传感器、位置传感器；感受并采集标定对象本身或周围环境信息，并将感受到的信息传递给存储器进行储存；存储器中信息通过射频前端模块由天线模块发送至读卡器。传感器可对标记对象本身或周围的信息（温度、湿度、强度、浓度、位置等环境信息）进行监测，具体监测信息据传感器类型和数量确定，如用于对温度敏感的标记对象（化工原料或食品）可连接温度传感器，如用于对压力敏感的标记对象（易碎品或生物制品）可连接压力传感器，用于小体积单点监测单个传感器即可，而大范围多指标监测则使用多个传感器完成。本技术主动RFID电子标签还包括内置于射频前端模块中的VHF信标信号发射器，VHF信标信号发射器与供电模块连接；读卡器连接有VHF信标信号接收器，接收VHF信标信号发射器发出的用于定位的VHF信标信号。本技术主动RFID电子标签加入了能发射周期性固定频率的信标信号的VHF信标信号发射器，利用主动RFID电子标签供电模块中存储的转换电能向较远距离发送信标信号，VHF信标信号接收器接收到电子信标信号后通过不断调整读卡器的天线方向角来搜索主动RFID电子标签的方位，利用监测信标信号的信噪比估算主动RFID电子标签的距离，通过不断接近和校准，最终确定发射信标信号的主动RFID电子标签的具体位置。上述RFID电子标签的微处理器，控制供电模块、射频前端模块、传感器、存储器各模块协调工作，按常规控制方法协调；射频前端模块，VHF信标信号发射器产生的信标信号经射频前端模块传输至天线模块；或按照传统电子标签ISO18000-6C协议的无线射频信号传输数据信息（13.56MHz无线射频信号），接收时，解调读卡器按ISO18000-6C协议发送的指令信息；所述供电模块存储电能转换模块转换出的电能并在微处理器控制下为传感器、射频前端模块、存储器供电；所述天线模块，发射时放大并发送VHF信标信号或传统的无线射频信号；接收时，感应读卡器的射频信号放大滤波后交给射频前端模块。本技术主动RFID电子标签信标信号的定位方式还可以采用多个联网读卡器来确定，即通过三个以上已知坐标的联网读卡器分别根据信标信号的信噪比计算与主动RFID电子标签的距离，通过常规三点定位算法确定发射信号的RFID电子标签位置，采用此方式通过增加固定坐标联网读卡器数量还可追踪主动RFID电子标签移动路径，其中每个读卡器连接有一个VHF信标信号接收器。本技术优点和技术效果：本技术主动RFID电子标签采用电能转换模块，可保证整个装置的持续有效工作，为RFID的控制、存储及传输系统提供持续可靠的能量供给和补充；本技术可通过不同传感器记录温度、湿度、强度、浓度、位置等多种环境信息，记录在标签的存储器并通过读卡器发射的交变电场使标签中产生感应电流而将采集数据回传给读卡器；本技术标签还可集成信标信号发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主动式RFID电子标签，该主动式RFID电子标签与读卡器配合工作，RFID电子标签的微处理器通过射频前端模块与天线模块连接，其特征在于：RFID电子标签还包括电能转换模块、供电模块；电能转换模块通过供电模块与RFID电子标签的微处理器连接，射频前端模块与供电模块连接。

【技术特征摘要】
1.一种主动式RFID电子标签，该主动式RFID电子标签与读卡器配合工作，RFID电子标签的微处理器通过射频前端模块与天线模块连接，其特征在于：RFID电子标签还包括电能转换模块、供电模块；电能转换模块通过供电模块与RFID电子标签的微处理器连接，射频前端模块与供电模块连接。2.根据权利要求1所述的主动式RFID电子标签，其特征在于：电能转换模块为光转电模块、热转电模块、磁转电模块或压电转换器。3.根据权利要求1所述的主动式RFID电子标签，其特征在于：供电模块提供或存储电能，其为法拉电容或锂电池。4.根据权利要求1所述的主动式RFID电子标签，其特征在于：RFID电子标签还包括传感器、存储器；传感器、存储器分别与供...

【专利技术属性】
技术研发人员：瞿广飞，于勇涛，车璐璐，李军燕，解若松，林奕龙，蔡珊珊，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：云南,53